Вавегуидес

Anonim

Вавегуидес

Поглавље 14 - Линије за пренос


Валовод је посебан облик далековода који се састоји од шупље, металне цеви. Зид цевовода пружа дистрибуирану индуктивност, док празан простор између зидова цеви обезбеђује подељену капацитивност: Слично

Водови таласа спроводе микроталасну енергију при смањеном губитку од коаксијалних каблова.

Вавегуидес су практични само за сигнале изузетно високе фреквенције, при чему таласна дужина приближава димензије попречног пресека таласовода. Испод оваквих фреквенција, валоводи су бескорисни као електрични далеководи.

Међутим, када функционишу као далеководи, валоводови су знатно једноставнији од каблова са два проводника - нарочито коаксијалних каблова - у њиховој производњи и одржавању. Са само једним проводником ("љуспица" таласовода), не постоји забринутост са одговарајућим размаком између проводника и проводника или конзистенције диелектричног материјала, јер је једини диелектрик у валоводу ваздух. Влага није толико озбиљан проблем у таласима као што је у коаксијалним кабловима, тако да су талагоди често поштеђени потреба за пуњење гаса.

Вавегуидес се могу сматрати као канали за електромагнетну енергију, а сама таласна снага делује као ништа више од "директора" енергије, а не као сигнални проводник у нормалном смислу ријечи. У једном смислу, сви преносни водови функционишу као канали електромагнетне енергије при транспорту импулса или високофреквентних таласа, усмеравајући таласе као реке директне речне плиме. Међутим, будући да су водонепропусни елементи са једним водичем, ширење електричне енергије у валоводу је врло другачије природе од ширења електричне енергије по линији преноса са два проводника.

Сви електромагнетни таласи састоје се од електричних и магнетних поља која се размножавају у истом правцу путовања, али су нормална једна према другој. По дужини нормалног далековода, и електрична и магнетна поља су перпендикуларна (попречна) према правцу вожње таласа. Ово је познато као главни режим или ТЕМ ( Т трансверзални Е лецтриц и М агнетни) режим. Овај начин размножавања таласа може постојати само тамо гдје постоје два проводника и то је доминантни начин ширења таласа гдје су димензије попречног пресека далековода мале у односу на таласну дужину сигнала. (Фигуребелов)

Пропагација дуплог водовода: ТЕМ режим.

Код фреквенција микроталасних сигнала (измедју 100 МХз и 300 ГХз), далеководне линије било које значајне дужине које раде у стандардном ТЕМ режиму постају непрактичне. Линије довољно мале у попречном пресеку да одржавају ТЕМ сигнал пропагације сигнала за микроталасне сигнале имају тенденцију да имају ниске напонске вредности и пате од великих, паразитских губитака енергије због проводне "коже" и диелектричних ефеката. На срећу, ипак, на овим кратким таласним дужинама постоје други начини размножавања који нису "губици", ако се користи проводна цијев, а не два паралелна проводника. На овим високим фреквенцијама таласоводи постају практични.

Када се електромагнетни талас пропагира низ шупљој цијеви, само једно од поља - било електричних или магнетских - заправо ће бити попречно према правцу путовања валова. Друго поље ће "петље" уздужно према правцу путовања, али и даље бити нормално на другом пољу. Без обзира на то које поље остаје попречно према правцу путовања, одређује се да ли талас пропагира у ТЕ режиму (Трансверсе Е лецтриц) или ТМ (Трансверсе М агнетиц) мод. (Фигуребелов)


Трансверзални електрични и (ТМ) трансверзални магнетни режими таласастог (ТЕ).

Многе варијације сваког начина постоје за одређени таласовод, а потпуна дискусија о овоме је предмет и изван оквира ове књиге.

Сигнали се обично упознају и екстрахују из таложних водова помоћу малих антенских уређаја за спајање убачених у таласовод. Понекад ови елементи спојнице имају облику дипола, што није ништа друго него две отворене жице за жљебове одговарајуће дужине. У другим временима, спојница је једнодубна (полу-дипола, слична у принципу на "бичну" антену, 1 / 4λ у физичкој дужини) или кратка петља жице која се завршава на унутрашњој површини валовитог водоника: )

Спојница са петљом и петљом до таласовода.

У неким случајевима, као што је класа уређаја за вакуумску цев звану индуктивне излазне цијеви (такозвана клистронска цијев спада у ову категорију), "шупљина" која се формира из проводног материјала може пресретати електромагнетну енергију од модулираног снопа електрона, без контакт с снопом: (Слика испод)

Клистрон индуктивна излазна цев.

Баш као што преносне линије могу да функционишу као резонантни елементи у кругу, посебно када су прекинути кратким спојем или отвореним колом, валовод са деад-ендом може такође ресонирати на одређеним фреквенцијама. Када се користи као такав, уређај се назива резонатор шупљине . Индуктивне излазне цеви користе резонаторске шупљине у облику шупљине да би се максимизирала ефикасност преноса снаге између електронског зрака и излазног кабла.

Резонантна фреквенција шупљине може се променити промјеном његових физичких димензија. У том циљу произведене су шупљине са покретним плочама, вијцима и другим механичким елементима за подешавање како би се омогућило грубо подешавање фреквенције.

Ако је резонантна шупљина отворена на једном крају, она функционише као једносмерна антена. На следећој слици је приказан домаћи валовод који је формиран од лимене каде, која се користи као антена за 2.4 ГХз сигнал у рачунарској комуникационој мрежи "802.11б". Спојни елемент је стуб четвртастог таласа: ништа више од комада чврсте бакарне жице око 1-1 / 4 инча дужине која се протеже од центра коаксијалног кабловског конектора који продире са стране канистра: (Фигура испод)

Цан-тенна илуструје стуб спој на таласовод.

У позадини се могу видјети још неколико антена за лимове, од којих један може "чипка" Принглеса. Иако је ова конзерва од картонске (папирне) конструкције, његова унутрашња метална облога обезбеђује неопходну проводљивост како би функционисала као таласовид. Неке од конзерви у позадини и даље имају своје пластичне поклопце. Пластика, која није проводива, не омета РФ сигнал, већ функционише као физичка препрека за спречавање кише, снега, прашине и других физичких загађивача да уђу у таласодон. "Реал" таласне антене користе сличне баријере за физички затварање цијеви, али омогућавају несметану електромагнетну енергију.

  • ПРЕГЛЕД:
  • Вавегуидес су металне цеви које функционишу као "проводници" за ношење електромагнетних таласа. Они су практични само за сигнале изузетно високе фреквенције, при чему се таласна дужина сигнала приближава димензијама попречног пресека таласовода.
  • Пропагација таласа кроз таласовид може се сврстати у двије широке категорије: ТЕ (Трансверсе Елецтриц) или ТМ (Трансверсе Магнетиц), у зависности од тога које поље (електрично или магнетно) је перпендикуларно (попречно) у правцу кретања таласа. Путовање талима дуж стандардне линије преноса са два проводника је ТЕМ (попречни електрични и магнетни) режим, где су обе области оријентисане на правац путовања. ТЕМ режим је могућ само са два проводника и не може постојати у таласу.
  • Невезани водоник који служи као резонантни елемент у микроталасном колу назива се резонатор шупљине .
  • Резонатор шупљине са отвореним крајем функционише као једносмерна антена, слање или пријем РФ енергије у / из правца отвореног краја.